Weber, Thomas (2001)
Bedienfeld mit variablen Tasten bezüglich Haptik und Größe - Sensorik, Elektronik, Regelung.
Technische Universität Darmstadt
Studienarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Die Aufgabe dieser und einer parallelen Studienarbeit [Kern] (SA 1481) ist die Entwicklung eines Bedienfeldes, das aus mehreren translatorisch bewegten Elementen besteht. Wird ein Teil davon angehoben, so entstehen Tasten. Durch das Zuweisen einer Kraft-Weg-Kennlinie besitzen diese eine haptische Rückmeldung für den Benutzer. Dieses variable Bedienfeld wird kurz "HapKey" genannt. Die parallel verlaufene Studienarbeit [Kern] beschreibt die Recherche und Entwicklung der dazu notwendigen Linearaktoren auf Basis eines elektrodynamischen Prinzips. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Sensorik, Elektronik und Regelung der Tastenelemente. Zur Auswahl der Positionssensorik werden mögliche physikalische Prinzipien und technische Verfahren betrachtet. Die Varianten Hall-Sensor, Reflexlichtschranke und Differentialdrossel werden als engere Auswahl diskutiert. Als Treiberstufe für die Aktorik wird eine Komplementärendstufe und ein Leistungsoperationsverstärker betrachtet. Des weiteren wird die Verwendung einer Kraft- oder Wegregelung und die regelungstechnische Beschreibung des Fingers untersucht. Aufgebaut ist die Positionssensorik mit der Reflexlichtschranke SFH900 von Infineon, die eine Auflösung von mindestens 35µm über einen Weg von 7mm ermöglicht. Ein PID-Regler liefert in Abhängigkeit der vorgegebenen Kraft-Weg-Kennlinie die Regelgröße. Die Implementierung der Regelung erfolgte mit einem PC in der graphischen Programmiersprache Labview. Bei Tests mit einer Taste erreichte die Regelung eine Abtastfrequenz von ca. 5kHz. Über eine AD/DA-Karte APCI 3120 von Addidata wird pro Aktor eine Treiberstufe mit dem Leistungsoperationsverstärker OPA2541 von BurrBrown angsteuert. Damit wird pro Aktor eine Ausgangsspannung von maximal 30V bei 1A zur Verfügung gestellt. Bis auf die Implementierung der Kraft-Weg-Kennlinie ist der erstellte Aufbau für eine Taste funktionsfähig. D.h. die Taste folgt einer Positionsvorgabe ohne spürbare Verzögerungen oder Schwingungen.
| Typ des Eintrags: | Studienarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2001 |
| Autor(en): | Weber, Thomas |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Bedienfeld mit variablen Tasten bezüglich Haptik und Größe - Sensorik, Elektronik, Regelung |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Doerrer, Dipl.-Ing. Christoph ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
| Publikationsjahr: | 31 August 2001 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Die Aufgabe dieser und einer parallelen Studienarbeit [Kern] (SA 1481) ist die Entwicklung eines Bedienfeldes, das aus mehreren translatorisch bewegten Elementen besteht. Wird ein Teil davon angehoben, so entstehen Tasten. Durch das Zuweisen einer Kraft-Weg-Kennlinie besitzen diese eine haptische Rückmeldung für den Benutzer. Dieses variable Bedienfeld wird kurz "HapKey" genannt. Die parallel verlaufene Studienarbeit [Kern] beschreibt die Recherche und Entwicklung der dazu notwendigen Linearaktoren auf Basis eines elektrodynamischen Prinzips. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Sensorik, Elektronik und Regelung der Tastenelemente. Zur Auswahl der Positionssensorik werden mögliche physikalische Prinzipien und technische Verfahren betrachtet. Die Varianten Hall-Sensor, Reflexlichtschranke und Differentialdrossel werden als engere Auswahl diskutiert. Als Treiberstufe für die Aktorik wird eine Komplementärendstufe und ein Leistungsoperationsverstärker betrachtet. Des weiteren wird die Verwendung einer Kraft- oder Wegregelung und die regelungstechnische Beschreibung des Fingers untersucht. Aufgebaut ist die Positionssensorik mit der Reflexlichtschranke SFH900 von Infineon, die eine Auflösung von mindestens 35µm über einen Weg von 7mm ermöglicht. Ein PID-Regler liefert in Abhängigkeit der vorgegebenen Kraft-Weg-Kennlinie die Regelgröße. Die Implementierung der Regelung erfolgte mit einem PC in der graphischen Programmiersprache Labview. Bei Tests mit einer Taste erreichte die Regelung eine Abtastfrequenz von ca. 5kHz. Über eine AD/DA-Karte APCI 3120 von Addidata wird pro Aktor eine Treiberstufe mit dem Leistungsoperationsverstärker OPA2541 von BurrBrown angsteuert. Damit wird pro Aktor eine Ausgangsspannung von maximal 30V bei 1A zur Verfügung gestellt. Bis auf die Implementierung der Kraft-Weg-Kennlinie ist der erstellte Aufbau für eine Taste funktionsfähig. D.h. die Taste folgt einer Positionsvorgabe ohne spürbare Verzögerungen oder Schwingungen. |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, hapkey, Haptik, PID-Regler digital, Positionsmessung, Positionsregelung, Reflexlichtschranke Fehlerbetrachtung, Regelung mit LabView |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKS 1480 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1480 Art der Arbeit: Studienarbeit Beginn Datum: 13-11-2000 Ende Datum: 31-08-2001 Querverweis: 17/24 EMKS 1481 Studiengang: Elektrotechnik (ET) Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK) Abschluss: Diplom (EMK) |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mess- und Sensortechnik |
| Hinterlegungsdatum: | 07 Sep 2011 16:56 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
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| Referenten: | Doerrer, Dipl.-Ing. Christoph ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
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